(57)【要約】【要  約】【課  題】鋼管の管内面に目視で観察できる凹状のひずみ模様が発生するのを防止しつつ鋼管の曲がり矯正を経済的に行うことができる鋼管の回転矯正方法を提案する。【解決手段】回転矯正の際に、あるいは回転矯正の前に、管内面に均質な歪を付与する。好適には（１）回転矯正の前に変形拘束バーを鋼管の管内面に挿入し、その後回転矯正機で鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施す。（２）回転矯正の前に鋼管の管内面にブラスト処理で表面ひずみを均一に付与し、その後回転矯正機で鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の造管工程で、熱間絞り圧延工程と冷却工程を経た後、鋼管を回転矯正機で回転矯正するに当り、前記回転矯正機の複数のスタンドに鼓形状の上下一対の傾斜ロールを組み込み、前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施す鋼管の回転矯正方法において、回転矯正の際に、あるいは回転矯正の前に、管内面に均質な歪を付与することを特徴とする鋼管の回転矯正方法。
【請求項２】
鋼管の造管工程で、熱間絞り圧延工程と冷却工程を経た後、鋼管を回転矯正機で回転矯正するに当り、前記回転矯正機の複数のスタンドに鼓形状の上下一対の傾斜ロールを組み込み、前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施す鋼管の回転矯正方法において、
回転矯正の前に変形拘束バーを鋼管の管内面に挿入し、その後前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施すことを特徴とする鋼管の回転矯正方法。
【請求項３】
鋼管の造管工程で、熱間絞り圧延工程と冷却工程を経た後、鋼管を回転矯正機で回転矯正するに当り、前記回転矯正機の複数のスタンドに鼓形状の上下一対の傾斜ロールを組み込み、前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施す鋼管の回転矯正方法において、
回転矯正の前に管内面にブラスト処理で表面ひずみを均一に付与し、その後前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施すことを特徴とする鋼管の回転矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の管内面に目視で観察できる凹状のひずみ模様が発生するのを防止しつつ鋼管の曲がり矯正を経済的に行うことができる鋼管の回転矯正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管、パイプライン、構造用部材などに用いられる鋼管として、電縫鋼管と継目無鋼管がある。
電縫鋼管を効率よく得る造管法として、熱間絞り圧延する造管法が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１記載の電縫鋼管の造管工程の一例を図３に示す。
オープン管５を電縫溶接機６で突合せ溶接してクローズド管７とし、続いてクローズド管７を誘導コイルなどの加熱装置８で加熱し、絞り圧延機９（レデューサとも称す）でクローズド管７を熱間絞り圧延して電縫鋼管とする。オープン管５は所定幅の帯鋼をロール成形して得られる。
【０００３】
絞り圧延機９では、たとえば絞り圧延機の出側温度≧550℃に加熱されたクローズド管７の外径を複数の絞りロールで順次絞り、製品寸法の鋼管Ｗに仕上げる。切断機10では製品長に切断する。次いで鋼管Ｗは、冷却床を経て曲がり矯正を行うため、回転矯正機に供される。
継目無鋼管の造管工程でも、素管を再加熱炉で加熱し、熱間状態に加熱された素管をレデューサあるいはサイジングミルで熱間絞り圧延し、製品寸法の鋼管Ｗに仕上げる。次いで鋼管Ｗは冷却床を経て鋼管の曲がり矯正を行うため、回転矯正機に供される。
【０００４】
鋼管の曲がり矯正を経済的に行う回転矯正機としては、傾斜ロール式のものが用いられる（図4(ａ)参照）。
この回転矯正機３は、図4(ａ)に示したように、複数のスタンドに鼓形状の上下一対の傾斜ロール１、２を組み込み、傾斜ロール１、２の外周面と鋼管の管外面を接触させ、鋼管Ｗを回転方向Ｒに向けて回転させつつ進行方向Ｓに送り出しながら、スタンド間で鋼管Ｗに曲げ・曲げ戻し加工を施す。なお、上下一対の傾斜ロール１、２は、図4(ｂ)に示すように、軸芯１Ａ、２Ａを交差させた状態で複数のスタンドに組み込まれる。
【０００５】
ここで、鋼管の造管工程で、熱間絞り圧延工程と冷却工程を経た後、回転矯正機３で回転矯正した鋼管の内面に、目視で観察できる凹状のひずみ模様が発生することがあった。鋼管の表面品質上、鋼管の内面に、目視で観察できる凹状のひずみ模様がない鋼管が望まれる場合がある。また、この凹状のひずみ模様は凹部に下地鋼板の新生面が露出しており、これが腐食の原因にもなる。
【特許文献１】特開２００１−２３９３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鋼管の造管工程で鋼管の内面に、目視で観察できる（段差≧5μｍの）凹状のひずみ模様が一旦生じると、管内面の酸化スケールを除去するブラスト処理あるいは酸洗処理でそれを経済的に除去するのは難しいという問題があった。
しかしながら、特許文献１には、電縫鋼管の造管工程で管内面に目視で観察できる凹状のひずみ模様が生じることについて、一切記載されていなく、全く問題視されていなかった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、鋼管の管内面に目視で観察できる凹状のひずみ模様が発生するのを防止しつつ鋼管の曲がり矯正を経済的に行うことができる鋼管の回転矯正方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、後述する知見と、実施例での結果に基づき、以下の（１）および（２）の２通りの方法によって、管内面に均質な歪を付与すること、すなわち、回転矯正の際に同時に管内面に対して一様に表面歪を付与するか、あるいは回転矯正の前に予め管内面に対して一様に表面歪を付与しておくことが有効であることがわかった。
すなわち本発明は、鋼管の造管工程で、熱間絞り圧延工程と冷却工程を経た後、鋼管を回転矯正機で回転矯正するに当り、前記回転矯正機の複数のスタンドに鼓形状の上下一対の傾斜ロールを組み込み、前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施す鋼管の回転矯正方法において、回転矯正の際に、あるいは回転矯正の前に管内面に一様に表面歪を付与することを特徴とする。
【０００９】
ここで、管内面に一様に表面歪を付与するには、（１）回転矯正の前に変形拘束バーを鋼管の管内面に挿入し、その後前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施す。（２）回転矯正の前に鋼管の管内面にブラスト処理で表面ひずみを均一に付与し、その後前記回転矯正機で前記鋼管に曲げ・曲げ戻し加工を施すの、いずれかを行うことが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明法によれば、鋼管の管内面に目視で観察できる凹状のひずみ模様が発生するのを防止しつつ鋼管の曲がり矯正を経済的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、本発明をなすに至った知見について説明する。
その知見とは、鋼管の造管工程で、熱間絞り圧延工程と冷却工程を経た後、回転矯正機３で回転矯正した鋼管の管内面に生じた凹状のひずみ模様は、ストレッチャストレインであるというものである。
ストレッチャストレインとは、変形が小さく、伸びひずみが数％である場合、金属材料に不均一な塑性変形が生じ、その結果として表面に現れる幾何学的なひずみ模様である。管の外径やひずみ量によって出方は様々であるが、伸び方向に対して斜めであって、かつ平行に２本以上のものが現れる。また斜め方向の角度は、管長手方向に対して左右対称のものが発生する場合もあり、場所によってはこれらがクロス状の模様を示すこともある。
【００１２】
ストレッチャストレインが生じる金属材料は、時効指数ＡＩ≧15MPaである。ただし、時効指数ＡＩ（MPa）は予歪み変形８％、保持温度100℃×保持時間１hの加速時効処理後の引張試験時の強度上昇分を意味する。つまり、予歪み変形時の降伏応力をａ、効処理後の引張試験時の降伏応力をｂとしたときの「ｂ−ａ」を指す。
（本発明をなすに至った実験）
図３に示した電縫鋼管の造管工程で、JIS  STKM12A相当の熱間絞り圧延した管（外径：76.3ｍｍ、肉厚：4.0ｍｍ）を冷却し、次いで冷却後の管から長さ500ｍｍの引張り試験用試験管を２本採取し、１本はそのまま引張り試験に供し、残る１本は表面研摩処理を施してから、引張り試験に供した。表面研磨処理及び引張り試験条件は以下のとおりである。
（表面研摩処理）粒度#500番の研摩紙で、管内・外面の酸化スケールがなくなるまで均一に研摩。
（引張り試験）常温、引張り速度：5ｍｍ/分、伸びひずみ（＝ΔＬ/Ｌ×100、ΔＬ：評点距離間の伸び量、Ｌ：試験前の評点距離）2％で引張り試験機停止。
【００１３】
伸びひずみ2％の引張り試験後に、管内・外面を目視で判定し、凹のひずみ模様が発生していない場合、ストレッチャストレインの発生がないと判定した。その結果を表１に示した。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１に示したケースNo.１の結果から、管内・外面に表面ひずみを均一に付与する処理を行わず、2％の伸びひずみを付与した場合、管内・外面にストレッチャストレインが発生すること、およびケースNo.２の結果から、管内・外面に表面研摩処理で表面ひずみを均一に付与することで、ストレッチャストレインの発生を防止できた。
この実験に基づき行った実施例１によって、鋼管の管内面に生じる凹状のひずみ模様であるストレッチャストレインの発生が防止できた。
【００１６】
また、実施例２によって、回転矯正工程の前に変形拘束バーを鋼管の管内面に挿入し、鋼管を回転矯正機で回転矯正する際（図２(ａ)、（ｂ）参照）、変形拘束バー４で鋼管Ｗの管内面に自由変形が生じることを防止しても、同様な効果があった。
以上説明した本発明の造管工程を、従来の造管工程と対比して図１に示した。
以下、電縫鋼管の造管工程で本発明の効果を確かめた。
【実施例１】
【００１７】
図３に示した電縫鋼管の造管工程で、JIS  STKM12A相当の熱間絞り圧延した鋼管（外径：76.3ｍｍ、肉厚：4.0ｍｍ）を冷却し、次いで公知の負圧吸引式管内面ブラスト設備で鋼管の管内面に表面ひずみを均一に付与する処理を行い、その後鋼管を回転矯正機で回転矯正した。その後管内・外面におけるストレッチャストレイン発生の有無を目視で判定し、ストレッチャストレインの発生がない場合「○」とし、その結果を表２に示した。
【００１８】
なお、鋼管の曲がり量を測定し、１ｍ当りの鋼管の曲がり量が２ｍｍ以内である場合、従来と同等の曲がり矯正効果があるから「○」と評価した。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
表２に示した結果から、鋼管の管内面にブラスト処理で表面ひずみを均一に付与することで、管内面にストレッチャストレインが発生するのを防止できた。
なお、管外面についてはブラスト処理を行っていないが、ストレッチャストレイン発生がないのは回転矯正機の傾斜ロールとの接触時に、鋼管の管外面に均質な歪が付与されているためである。
【実施例２】
【００２１】
実施例１のブラスト処理に代わり、回転矯正前に鋼管の管内面に変形拘束バーを挿入し、変形拘束バーを挿入した状態の鋼管を回転矯正機で回転矯正した。その後、管内・外面におけるストレッチャストレイン発生の有無を目視で判定し、ストレッチャストレインの発生がない場合「○」とし、その結果を表３に示した。変形拘束バーの材質は工具鋼とした。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
表３に示した結果から、鋼管を回転矯正機で回転矯正する際、変形拘束バーで鋼管の管内面に自由変形が生じることを防止しても、同様な効果があった。
この理由は次のように推定できる。回転矯正する前に、鋼管の管内面に一様に表面歪を付与しないで、管内面をフリーにして従来通りに回転矯正すると、管内面に凹状のひずみ模様が出てしまうが、変形拘束バーを管内面に挿入して回転矯正を行う場合、変形拘束バーが管内面に接触して鋼管の管内面に自由変形が生じることを抑制でき、これによって回転矯正の際、鋼管の管内面に一様に表面歪を付与することができるため、ストレッチャストレイン（凹状のひずみ模）が発生しない。
【００２４】
なお、この場合、曲がり矯正効果も問題がないため、判定は「○」とした。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の造管工程を従来の造管工程と比較して示すフロー図である。
【図２】（ａ）は変形拘束バーを挿入し、鋼管を回転矯正機で回転矯正している状態を示す斜視図、（ｂ）は変形拘束バーを挿入し、上下一対の傾斜ロールを交差させた状態を示す断面図である。
【図３】電縫鋼管の造管工程を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は変形拘束バーを挿入せず、鋼管を回転矯正機で回転矯正している状態を示す斜視図、（ｂ）は上下一対の傾斜ロールを交差させた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｗ  鋼管
Ｓ  進行方向
Ｒ  回転方向
１、２  傾斜ロール
１Ａ、２Ａ  軸芯
３  回転矯正機
４  変形拘束バー
５  オープン管
６  電縫溶接機
７  クローズド管
８  加熱装置（誘導コイル）
９  絞り圧延機
10  切断機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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